孙 乔 ,孙家昶 ,马文静,2 ,赵玉文,3

1(中国科学院 软件研究所 并行软件与计算科学实验室,北京 100190)

2(计算机科学国家重点实验室(中国科学院 软件研究所),北京 100190)

3(中国科学院大学,北京 100049)

1 HPL 基准测试及主流异构并行架构

HPL(high performance Linpack)[1]是一套被广泛用于测量计算机实际峰值计算性能的基准测试程序(benchmark).以其实际运行性能为标准,国际超级计算机性能排行榜TOP-500[2]每年会对众多超算进行性能排名.例如,2019 年,来自美国的超算“Summit”[3]以实测HPL 148.6 PFLOPS 双精度浮点性能位居TOP-500 榜首,而来自中国的神威-太湖之光则以93.0 PFLOPS 位居第三.TOP-500 排行榜是衡量全世界超级计算机发展的重要指标,而其核心测试程序HPL 的性能优化问题历来是各个超算厂商乃至各个国家发展高性能计算事业所关注的重点.在不断提高HPL 运行效率的过程中,程序的性能表现也为计算机系统及其基础软件的开发者提供有效的反馈信息,能够有效促进计算机系统的向前发展.

由于众核协处理器(如GPGPU)的普及,目前高性能计算机一般采用多路(socket)多核CPU+众核协处理器架构,如在2019 年TOP-500 榜单中名列前茅的Summit、Sierra 及天河2 号等.CPU 和协处理器往往采用不同的体系结构及指令集,这样的计算机架构被称为异构计算机架构.在这样的系统中,传统多核CPU 负责执行程序的逻辑密集部分,众核协处理器则高效地处理程序中计算密集的部分.由于协处理器的高性能主要依赖于大量轻量级核心提供的并行处理能力,因此可大幅度提高计算机系统整体的计……